SU1622913A1

SU1622913A1 - Semiconductor laser

Info

Publication number: SU1622913A1
Application number: SU874178091A
Authority: SU
Inventors: Виктор Павлович Грибковский; Геннадий Петрович Яблонский; Валентин Владимирович Паращук
Original assignee: Институт физики АН БССР
Priority date: 1987-01-09
Filing date: 1987-01-09
Publication date: 1991-01-23

Abstract

Изобретение может быть использовано при исследовании физических влений в кристаллах в услови х интенсивного двух- фотонного возбуждени , при разработке мощных компактных полупроводниковых лазеров с оптическим и электронным возбуждением . Изобретение позвол ет снизить порог и повысить КПД и мощность генерации при одновременном увеличении лучевой прочности активного тела. Полупроводниковый лазер содержит источник накачки - рубиновый лазер с модулированной добротностью, фокусирующую цилиндрическую линзу и полупроводниковую пластину, вл ющуюс излучателем. Две плоскопараллельные грани полупроводниковой пла-; стины представл ют собой зеркала резонатора Фабри-Перо. перпендикул рна им грань содержит элементы микроструктуры , а параллельна ей грань служит дл входа и выхода излучени накачки. 1 ил.The invention can be used in the study of physical phenomena in crystals under conditions of intense two-photon excitation, in the development of high-power compact semiconductor lasers with optical and electronic excitation. The invention makes it possible to lower the threshold and increase the efficiency and output power while simultaneously increasing the radiation strength of the active body. A semiconductor laser contains a pump source, a Q-switched ruby laser, focusing a cylindrical lens and a semiconductor wafer, which is an emitter. Two plane-parallel faces of a semiconductor plane; The stins are mirrors of the Fabry-Perot resonator. the face perpendicular to them contains the elements of the microstructure, and the parallel face to it serves to enter and exit the pump radiation. 1 il.

Description

Изобретение относитс к квантовой электронике, в частности к полупроводниковым лазерам с оптической накачкой, и может быть использовано при исследовании физических влений в кристаллах в услови х интенсивного двухфотонного возбуждени , при разработке мощных компактных полупроводниковых лазеров с оптическим и электронным возбуждением.The invention relates to quantum electronics, in particular to optically pumped semiconductor lasers, and can be used in the study of physical phenomena in crystals under conditions of intense two-photon excitation, in the development of powerful compact semiconductor lasers with optical and electronic excitation.

Целью изобретени вл етс снижение порога и повышение КПД и мощности генерации при одновременном увеличении лучевой прочности активного элемента.The aim of the invention is to reduce the threshold and increase the efficiency and power generation while increasing the radiation strength of the active element.

На черетеже приведена структурна схема полупроводникового лазера.The drawing shows a semiconductor laser circuit.

Лазер состоит из источника накачки, в качестве которого используетс рубиновый лазер 1 с модулированной добротностью.The laser consists of a pumping source, which uses a Q-switched ruby laser 1.

фокусирующей цилиндрической линзы 2 и полупроводниковой пластины 3, вл ющей- ЧЭ с активным элементом. Две плоскопарал- 4D лельные грани пластины 3 представл ют чф собой зеркала резонатора Фабри-Перо, а .. перпендикул рна им грань содержит эле- менты микроструктуры.a focusing cylindrical lens 2 and a semiconductor wafer 3, which is an active element with an active element. The two plane-parallel 4D faces of the plate 3 represent the FF itself the mirrors of the Fabry-Perot resonator, and .. the perpendicular edge to them contains the elements of the microstructure.

Лазер работает следующим образом.The laser works as follows.

Излучение рубинового лазера 1 направ- л ют на линзу 2, с помощью которой на поверхности полупроводниковой пластины 3 формируют горизонтальную возбуждающую полосу. Вследствие небольшого значени коэффициента двухфотонного поглощени (пор дка 0,01 см/Мет) излучение накач ки п роходит через вес ь объем пластины , отражаетс от элементов микроструктуры и возвращаетс обратно в объемThe radiation of the ruby laser 1 is directed to the lens 2, with the help of which a horizontal exciting band is formed on the surface of the semiconductor plate 3. Due to the small value of the two-photon absorption coefficient (on the order of 0.01 cm / Meth), the pump radiation passes through the weight of the plate volume, is reflected from the elements of the microstructure and returns back to the volume

кристалла. Рассе ние, обуславливающее при этом равномерное распределение интенсивности возбуждающего излучени , происходит в местах соприкосновени элементов микроструктуры, где между ними нет четкой границы (нарушена кристалличность , поверхность шероховата и т.п.), и в аналогичных местах при вершине фигур, не имеющей четкой огранки, о также на несформировавшихс фигурах с различной ориентацией и формой поверхностей. Часть излучени усиленной люминесценции, распростран ющегос под углом коси резонатора , выводитс при помощи элементов микроструктуры за пределы кристалла, что приводит к увеличению интенсивности генерирующего излучени , выход щего через зеркала розанатора Фабри-Перо.crystal. The scattering, which causes a uniform distribution of the intensity of the exciting radiation, occurs at the points of contact between the elements of the microstructure, where there is no clear boundary between them (crystallinity is broken, the surface is rough, etc.), and at similar places at the top of the figures that have no clear cut , also on unformed figures with different orientation and shape of surfaces. Part of the radiation of enhanced luminescence propagating at an angle of the resonator mow is derived by means of the microstructure elements outside the crystal, which leads to an increase in the intensity of the generating radiation released through the mirrors of the Fabry-Perot rozanator.

Лазер выполнен на основе кристалла сульфида кадми , из которого в базисной плоскости, т.е. {0,001}, вырезана плоскопараллельна пластина, толщина которой при шлифовке и химико-динамической полировке доводитс до значени пор дка 0,3 см. На одной из обработанных поверхностей пластины создаетс микрорельеф путем травлени в сол ной кислоте в течение 30 с при 0°С. В результате на поверхности образуютс фигуры травлени в виде плотноупако- ванных конусов диаметром по основанию 0,1-0,2 мкм с углом при вершине/3 45°.The laser is made on the basis of cadmium sulfide crystal, from which in the basal plane, i.e. {0.001}, a plane-parallel plate is cut, the thickness of which is reduced to a value of about 0.3 cm during grinding and chemical-dynamic polishing. A micro-relief is created on one of the treated surfaces of the plate by etching in hydrochloric acid for 30 seconds at 0 ° C. As a result, etching figures are formed on the surface in the form of close-packed cones with a base diameter of 0.1-0.2 μm with an apex angle of / 3–45 °.

Угол полного отражени сульфида кадми 1Пр 22°. Таким образом, выполн етс The angle of complete reflection of cadmium sulfide 1 sp 22 °. Thus,

условие ( inp . Грани резонатораcondition (inp. Edge of resonator

получают методом скалывани полупроводниковой пластины. Возбуждение осуществл етс одиночными импульсами излучени рубинового лазера с длиной волны 694,3 нм, длительностью210 си мощностью 10 МВт.obtained by cleaving the semiconductor wafer. The excitation is carried out by single radiation pulses of a ruby laser with a wavelength of 694.3 nm, a duration of 210 si and a power of 10 MW.

Порог генерации по сравнению с известным снижает в 3-4 раза, лучева прочность предлагаемого лазера в 2-3 раза выше, чем у известного. The generation threshold in comparison with the known decreases by 3-4 times, the radiation strength of the proposed laser is 2-3 times higher than that of the known.

Claims

Invention Formula

A semiconductor laser containing an optical pumping source, a semiconductor active element, a Fabry-Perot resonator, the mirrors of which are formed by two plane-parallel faces of the active element, characterized in that, in order to lower the threshold and increase

Efficiency and power generation while increasing the radial strength of the active element, one of the faces of the active element, perpendicular to the facets forming the resonator mirrors, is made in

microrelief with dense packing of etching elements, which are regular polyhedral pyramids or cones whose base sizes are comparable to the wavelength of light, and the angle /,

formed by the side surfaces of the elements of etching with the axis of the plate

p - - Inp, where 1Pr is the angle of total internal reflection of the material of the active element.

I

2